凸模与凹模刃口尺寸确定

冲裁时，冲裁件的尺寸精度主要取决于凸、凹模刃口部分的尺寸，合理间隙值也是靠凸、凹模刃口尺寸保证的。

3．3．1 凸、凹模刃口尺寸计算原则

由于冲裁时凸、凹模间存在间隙，因此制件总带有一定锥度。而在冲裁件尺寸的测量和使用中，都是以光面的尺寸为基准。落料时，制件的光面尺寸是凹模挤切材料形成的，冲孔时，孔的光面是凸模刃口挤切材料形成的。故计算刃口尺寸应按落料和冲孔分别进行，原则如下：①落料时以凹模为基准件，先确定凹模刃口尺寸。凹模刃口尺寸接近或等于工件最小极限尺寸，以保证模具在一定范围内磨损后，仍能冲出合格的工件。而凸模刃口尺寸则按凹模尺寸减去最小间隙值确定。

②冲孔时以凸模为基准件，先确定凸模刃口尺寸。凸模刃口尺寸接近或等于孔的最大极限尺寸，以保证模具在一定范围内磨损后，仍能冲出合格的孔。而凹模刃口尺寸则按凸模尺寸加上最小间隙值确定。

③凸、凹模刃口尺寸制造公差与冲裁件的精度和形状有关，一般模具制造精度比冲裁件精度高2～3级，通常为IT6左右。

3．3．2 凸、凹模刃口尺寸的计算

根据冲裁件形状的复杂程度，模具的制造加工方法目前有两种。

（1）互换法加工凸、凹模刃口尺寸计算

互换法主要用于形状简单的制件，如圆形、方形、矩形等。

①落料：

②冲孔：

式中 DA、DT——落料凹、凸模尺寸；

d A、d T——冲孔凹、凸模尺寸；

Dmax——落料件的最大极限尺寸；

dmin——冲孔件孔的最小极限尺寸；

Δ——冲裁件制造公差；

Zmin——最小初始双面间隙；

δT、δA——凸、凹模的制造公差，可以查表3．6，或取δT≤0．4（Zmax－Zmin），δA≤0．6（Zmax－Zmin）；

x——系数，取值为0．5～1，也可按下面关系选取或查表3．7：工件精度IT10以上，x＝1；工件精度IT11～13，x＝0．75；工件精度IT14，x＝0．5。

表3．6 规则形状（圆形、方形）冲裁时凸模、凹模的制造偏差／mm

表3．7 系数x

经过以上计算后，需进行验算。

δT＋δA≤Zmax－Zmin（3．7）

如果出现 δT＋δA＞Zmax－Zmin，当大得不多时，可适当调整δT、δA值以满足上述条件。此时，凸、凹模公差直接按δT≤0．4（Zmax－Zmin）和δA≤0．6（Zmax－Zmin）确定。如出现 δT＋δA≥Zmax－Zmin时，应按后面提到的配作法。

若在同一工步中，在制件上冲出两个以上孔时，凹模型孔中心距Ld按下式计算：

Ld＝（Lmin＋0．5Δ）±0．125Δ

图3．10 垫圈

【例3．1】 冲制如图3．10所示的垫圈，材料Q235，计算冲裁凸模、凹模刃口尺寸。

外形 于落料，内形属于冲孔。无特殊要求，工件内、外形公差均取IT14。

落料

查表3．5—表3．7得：Zmax＝0．140mm，

Zmin＝0．100mm，δT＝0．020mm，δA＝0．025mm，x＝0．5。

因

Zmax－Zmin＝（0．140－0．100）＝0．040mm

δT＋δA＝（0．020＋0．025）＝0．045mm＞0．040mm

所取凸、凹模公差不能满足 δT＋δA≤Zmax－Zmin条件，但相差不大，可作以下调整：

δT＝0．4（Zmax－Zmin）＝0．4×0．040＝0．016mm

δA＝0．6（Zmax－Zmin）＝0．6×0．040＝0．024mm

将已知数据代入公式得：

冲孔

查表3．5—表3．7得：Zmax＝0．140mm，Zmin＝0．100mm，δT＝0．020mm，δA＝0．020mm。

因

δT＋δA＝（0．020＋0．020）＝0．040mm＝Zmax－Zmin

符合 δT＋δA≤Zmax－Zmin条件，故

（2）凸模与凹模配作

采用互换法加工凸、凹模时，为了保证凸、凹模间的间隙值，必须严格规定冲裁模具的制造公差，因此造成模具制造困难。对于冲制薄板材料的冲模或冲制复杂形状工件的冲模或单件生产的冲模，常采用凸模与凹模配作的加工方法。

配作法就是先按设计尺寸制出一个基准件（凸模或凹模），然后根据基准件的实际尺寸再按间隙配制另一件。这种加工方法的特点是模具间隙是由配作保证，工艺简单，不必校核δT＋δA≤Zmax－Zmin条件，同时还可以放大基准件的制造公差，使制造更加容易，故实际生产中常采用此方法。

根据冲裁件结构不同，刃口尺寸计算方法如下：

1）落料

如图3．11（a）所示为工件图，图3．11（b）所示为冲裁该工件的落料凹模刃口的轮廓图，图中虚线表示凹模刃口磨损后尺寸的变化情况。

图3．11 落料凹模刃口磨损后的变化

落料时应以凹模为基准件配作凸模。从图3．11（b）知，凹模磨损后刃口尺寸有变大、变小、不变3种情况，故凹模刃口尺寸也应分3种情况进行计算。

①凹模磨损后尺寸变大，按一般落料凹模尺寸公式计算（如图3．11（a）中A1、A2、A3）

②凹模磨损后尺寸变小，按一般冲孔凸模公式计算（如图3．11（a）中B1、B2）

③凹模磨损后尺寸无变化（如图3．11（a）中的C1、C2），其基本尺寸计算公式为

为方便起见，随工件尺寸的标注方法不同，将其分为以下3种情况：

工件尺寸为，则

CA＝（C＋0．5Δ）±0．5δA（3．11）

工件尺寸为，则

CA＝（C－0．5Δ）±0．5δA（3．12）

工件尺寸为C±Δ′，则

CA＝C±δ′A（3．13）以上各式中 AA、BA、CA——相应凹模刃口尺寸；

Amax——工件的最大极限尺寸；

Bmin——工件的最小极限尺寸；

C——工件的基本尺寸；

Δ——工件公差；

Δ′——工件偏差；

δA、0．5δA、δ′A——凹模制造偏差，δA＝Δ／4，δ′A＝Δ′／4。

以上是落料凹模刃口尺寸的计算方法，落料凸模按凹模的实际尺寸配作，保证间隙值Zmin。因此，凸模只标注基本尺寸，但在图样上应注明“凸模刃口尺寸按凹模配作，保证间隙Zmin～Zmax”。

2）冲孔

如图3．12（a）所示为工件孔尺寸，图3．12（b）所示为冲孔凸模刃口轮廓，虚线为冲孔凸模刃口磨损后尺寸的变化情况。

冲孔时以凸模为基准件配作凹模。

①凸模磨损后尺寸变大（见图3．12（a）中的a1、a2），变化后的尺寸为

图3．12 冲孔凸模刃口磨损后的变化

②凸模磨损后尺寸变小（见图3．12（a）中b1、b2、b3），变化后的尺寸为

③凸模磨损后无变化（见图3．12（a）中c1、c2）

工件尺寸为，则

c T＝（c＋0．5Δ）±0．5δT（3．16）

工件尺寸为，则

c T＝（c－0．5Δ）±0．5δT（3．17）

工件尺寸为c±Δ′，则以上各式中 a T、b T、c T—相应凸模刃口尺寸；

amax——工件孔的最大极限尺寸；

bmin——工件孔的最小极限尺寸；

c——工件孔的基本尺寸；

Δ——工件公差；

Δ′——工件偏差；

δT、0．5δT、δ′T——凸模制造偏差，通常取δT＝Δ／4，δ′T＝Δ′／4。

以上是冲孔凸模刃口尺寸的计算方法，冲孔凹模按凸模的实际尺寸配作，保证间隙值Zmin。因此，凹模只标注基本尺寸，但在图样上应注明“凹模刃口尺寸按凸模配作，保证间隙Zmin～Zmax”。

【例3．2】 如图3．13所示mmc＝，d＝（22±0．14）mmmm，板厚t＝1mm，材料为10钢，试确定冲裁件凸、凹模的刃口尺寸及制造公差。

图3．13 复杂零件的冲裁

该冲裁件属落料件，选凹模为基准件，计算时只需计算凹模刃口尺寸及制造公差，凸模按凹模尺寸进行配作。

凹模磨损后增大的尺寸为a、b、c；

凹模磨损后减小的尺寸为d；

凹模磨损后无变化的尺寸为e。

由表3．5查得：Zmin＝0．100mm，Zmax＝0．140mm。

由表3．6、表3．7查得：

对于尺寸a，x＝0．5，则

对于尺寸b，x＝0．75，则

对于尺寸c，x＝0．75，则

对于尺寸d，x＝0．75，则

对于尺寸e，x＝1，则

δe＝±0．5δAe＝±0．5×0．25Δ＝±0．5×0．25×0．12＝±0．015mm

因此凹模的尺寸如下：

e A＝［（15－0．12＋0．5×0．12）±0．015］＝（14．94±0．015）mm

通过计算，凸、凹模尺寸如图3．14所示。

图3．14 落料凸、凹模尺寸